淺談高中物理實驗教學中開展研究性學習

黃衍輝

摘要：研究性學習就是在教師的指導和組織下，學生親自參與課題的研究，親身發現物理規律的過程。要開展好學生的研究性學習，首先教師要樹立正確的研究性學習理念，運用各種手段和方法激發起學生學習物理的興趣;其次要創設物理課堂教學情境，以實驗教學作為研究性學習的突破口和重點，積極倡導自主、合作、探究的學習方式。

關鍵詞：研究性學習; 物理實驗;實驗教學;研究性實驗

研究性學習是一種新教育理念，泛指學生主動探究的學習方式。高中物理實驗是物理學科的重要組成部分。開展研究性實驗教學，實際上是在實驗教學的范圍內進行研究性學習的嘗試。在物理實驗教學中開展研究性學習有利于提高全體學生的科學素養，促進學生的全面發展。如何在物理實驗教學中開展研究性實驗學習？筆者就此進行了嘗試，并撰文淺談自己的體會。

（一）教師需在研究性實驗教學中轉換觀念

物理實驗教學不僅要求學生掌握物理規律，更重要的是了解形成規律的物理過程，學會科學研究的方法。要完成這一教學目標，教師要轉換觀念，使學生處于研究者的地位。教師可以通過誘發學生的探索研究動機，從而調動學生積極參與探究。如“測玻璃磚的折射率”的學生實驗，不妨設計為研究性實驗，教材是根據光的折射現象設計實驗的，我們可以通過改變其實驗原理，引導學生根據光的全反射現象，用半圓形玻璃磚設計實驗，并完成實驗。通過問題的呈現，激發學生解決問題的興趣;通過實際問題的解決，對實驗原理、器材的使用、實驗步驟、數據測量、數據處理，不僅有效調動學生的積極性，同時又把知識的鞏固、方法的運用與能力的提高有機地融合起來。使學生在掌握知識的同時又培養了創新精神和實踐能力。

（二）“研究性實驗”的實施

1.研究性實驗的研究對象和研究范圍，可以先以大綱列出的內容作為研究的起點。如進行“感應電流的產生條件”的研究時，根據教學實際，可以把本課題分成三個小課題：①如何形象地表示磁場的磁感線分布？②怎樣改變穿過框線圈的磁通量？③哪些方法可產生感應電流？學生積極探討，有的提出“改變磁場方向和強弱”，有的提出用“改變線框形狀，面積、匝數”，有的提出“相對運動”……學生發揮了主觀能動性，就積極地投入到研究性學習中去。高中物理中有大量的研究性演示實驗，如探究向心力的大小，研究單擺的振動周期與哪些因素有關，研究測定電源電動量和內阻的方法等，都可直接作為課題開展研究性學習。

2.研究性實驗可以以“課題為中心”進行研究。“課題為中心”是指教師通過對教材內容的處理把教學內容轉化為課題，并力求通過學生的自主探索來完成“課題”的學習。如“磁場對通電直導線的作用”教學中，以“安培力的大小和方向與什么有關”為課題，要求學生自學有關內容，自由組合研究小組，力求突破課本已有的實驗裝置，通過實驗的方法研究兩個問題：①磁場對通電直導線的作用力與哪些因素有關？具體是什么關系？②作用力方向與磁場方向及電流方向存在何種關系？如何判斷？同學們為完成這個“課題”自由組合研究小組，在組長的帶領下，討論設計方案，到實驗室尋找材料，與老師探討，對自制實驗裝置進行實驗、改進，再實驗、改進。

（三）研究性實驗中教師的具體指導

1.利用研究性實驗“解惑”。在物理教學中對某一事物規律開展“研究性學習”時，學生必然從實驗中觀察與所研究問題有關的各種物理現象，再運用抽象思維和科學歸納的方法獲得能反映事物本質的共性。這樣的學習對于學生而言難度很大，需要教師精心指導。指導與點撥要恰倒好處，既不放任自由，也不越俎代庖。

2.利用研究性實驗培養課題意識。學生在進行研究性學習的過程中，只有樹立課題意識，才能充分發揮學習的主動性和創造性，形成主動地在探索中獲得知識的教學氛圍。利用研究性實驗是培養學生課題意識的重要途徑。如在《電阻定律》教學中，學生通過實驗研究歸納出：金屬材料的電阻率隨溫度增高而增大后，可引導學生反思“金屬材料的電阻率隨溫度降低而減小”這一變化趨勢最終會有哪些可能性？學生不難回答，有三種：一是溫度為零，電阻率不為零;二是溫度為零，電阻率同時為零;再有溫度不為零，而電阻率為零。然后，讓學生思考：這三種可能性中，哪一種能作為有價值的研究課題？并要求學生通過查閱有關資料了解這一課題。這既培養了學生的課題意識，又引入了“超導”這一有意義的研究性學習領域，為學生創造之路點燃了火把，同時也留給學生廣泛的思維空間。

3.利用研究性實驗滲透科學方法。在研究性實驗教學過程中，應注重很好的滲透科學方法，發展學生的科學素養。科學研究的方法并不神秘，讓學生試著做些研究，在研究中體會科學探索的一般原則和基本手段。如在學習《電容器的電容》一節內容后，可提出以下問題進行課后探索：①搜集材料，自制一個簡易電容器（萊頓瓶）。②能否設計實驗驗證電容的表達式？要完成此實驗的關鍵是什么？通過以上內容的研究探索，使學生對電容器的相關知識有了比較深刻的認識和理解，并使知識得到進一步地擴展。而且使學生對將來從事科研工作的基本程序也有了初步認識，提高了他們的實際能力，培養了他們的科研興趣。

（四）充分拓展研究性實驗的教學功能

在課堂中運用研究性學習方式進行物理實驗的探索所用時間一般比單純的教師教授來的長，有部分教師認為實施研究性實驗的課堂效率“低”。然而，教學目標是多維的，教師們要看到通過研究性實驗，使學生體驗概念的形成過程、規律的得出過程變得更加生動、深入，學生在獲得知識的過程中，得到了傳統教學方式下的學習不可能得到的結果。在課堂中進行研究性實驗，使學生的思維始終處于積極、主動狀態，大部分學生對物理產生了濃厚的興趣，物理學習的積極性高了，學習成績也就有了顯著的提高。

綜上所述，物理實驗教學所特有的地位可提供開展研究性學習的有效途徑，在高中物理實驗教學中應提倡開展研究性學習活動，以提高學生創新思維的能力和動手解決實際問題的能力。

參考文獻：

[1]教育部.普通高中物理課程標準.北京：人民教育出版社.

[2]鄭忠華. 淺談在高中物理實驗教學中開展研究性學習[J]. 物理教學， 2003， 025（002）：25-27.

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